Способ весового дозирования и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01G13/24 G01G13/28 

Изобретение относится к весоизме- промышленности при дозировании пша- рителыгой технике и может быть исполь- кообразунщих материалов, ферроспла- зовано, например, в металлургической BOB и легирующих добавок, а также

при создании эффективных автоматизи- рованных систем управления дозированием.

Цель изобретения - повышение точности и производительности.

На фиг. 1 и 2 показаны диаграммы, иллюстрирующие способ весового дозирования; на фиго 3 - общая блок-схе ма весового дозатора; на фиг 4 - взаимосвязь счетчика импульсов с другими блоками; на фиг 5 и 6 - структуры вычислительного блока и коммутатора „

Сущность способа заключается в следующем

Дозирование осуществляют путем подачи материала с помощью питателя с регулируемой производительностью

дительности. Окончательный останов питателя осуществляют в момент, ког да текущее значение веса в грузопри емное устройство отличается от зада ного веса дозы на измеренную величи массы избыточного потока

Весовой дозатор (фиг. 3) содержи тензодатчики t весоприемного бункер которые подключены к измерительному преобразователю 2, блок 3 задания, блок 4 уставки режимов работы пита теля, аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, которые подключены к вы J5 числительно-логическому устройству к которому также подключены блок 8 включения питателя и хронометр 9, а выход вычислительно-логического уст ройства 7 соединен с коммутатором 1

из расходного бункера в грузоприемное 20 Режимов работы питания5 к которому

также подключены блок 8 включения и блок 11 отключения питателя, Вход аналого-цифрового преобразователя 5 соединен с первым выходом измерител ного преобразователя 2, второй выход которого соединен с цепью последовательно соединенных блоков: блоками 12 и 13 дифференцирования, блоком 14 сравнения, блоком 15 форм рования импульсов, счетчиком 16 импульсов. Выход счетчика 16 импульсо подключен к хронометру 9, вычислите льно-логическому устройству 7 и ком мутатору 10 режимов работы питател

устройство с одновременной регистрацией текущего веса Р поступившего материала, Предварительяо задают массу требуемой дозы, в каждом цикле дозирования включают питатель в основной производительности Q Когда производительность питателя достигнет устойчивого значения (точка Ъ), производят переключение питателя на пониженную производительность Qt, в момент которого фиксируют вес Р.о При достижении производительностью нового устойчивого значения (точка с) вновь переключают питатель в режим основной производительности, фиксируя вес Р2 и время дЈ достижения устойчивого значения пониженной производительностью с момента переключения,, После этого повторно переводят питатель на пониженную производительность, фиксируя вес Р, что производят при условии

(Р . р ) (1 + .S. О|„АЈ .р„ F4; u + . w п.-п„

Qr Qi Q,-Q2

- (A - P) o«

Затем при достижении очередного устойчивого значения производительности или при выполнении условия (Р - Р) - (Р4- Р) 5 О останавливают питатель и определяют вес избыточного потока материала, поступившего в грузоприемное устройство по еле остановки питателя

Сразу же по прекращении поступления материала в грузоприемное устройство производят очередное включение питателя в режим пониженной производительности. Окончательный останов питателя осуществляют в момент, когда текущее значение веса в грузопри- емное устройство отличается от заданного веса дозы на измеренную величину массы избыточного потока

Весовой дозатор (фиг. 3) содержит тензодатчики t весоприемного бункера, которые подключены к измерительному преобразователю 2, блок 3 задания, блок 4 уставки режимов работы питателя, аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, которые подключены к вы- числительно-логическому устройству 7, к которому также подключены блок 8 включения питателя и хронометр 9, а выход вычислительно-логического устройства 7 соединен с коммутатором 10

0 Режимов работы питания5 к которому

5

0

5

также подключены блок 8 включения и блок 11 отключения питателя, Вход аналого-цифрового преобразователя 5 соединен с первым выходом измерительного преобразователя 2, второй выход которого соединен с цепью последовательно соединенных блоков: блоками 12 и 13 дифференцирования, блоком 14 сравнения, блоком 15 формирования импульсов, счетчиком 16 импульсов. Выход счетчика 16 импульсов подключен к хронометру 9, вычислительно-логическому устройству 7 и коммутатору 10 режимов работы питателя

Второй выход блока 12 дифференцирования подключен к вычислительно- логическому устройству 7 и аналого- цифровому преобразователю 6, Второй выход вычислительно-логического устройства 7 подключен к второму входу блока 15 формирования импульсов„ Устройство снабжено блоком 17 сброса5 входы которого соединены с выходами блоков включения 8 и отключения 11 питателя, а выход соединен с вычислительно-логическим У ТрОЙСТВОМ 7 и вторыми входами счетчика 16 импульсов и хронометра 9.

На фиг о 1 приведены изменения веса Р в грузоприемном устройстве и производительности питателя Q в процессе набора материала, для чего необходимо максимально долго обеспечивать работу питателя на повышенной производитепьности, контролировать 5 момент ступенчатого перевода пита- теля на пониженную производительность, по достижении которой подавать команду на останов питателя,

0

5

0

э16

и контролировать вес избыточного потока материала, поступающего в ве- соприемное устройство после подачи команды на останов. Для надежного контроля момента ступенчатого перевода питателя на пониженную производительность (фиго 1 , точка X), необходимо предварительно измерить или рассчитать прибыль веса в весопри- емном устройстве, обусловленную переводом питателя с повышенной на пониженную производительность, а затем отключением питателя Это возможно осуществить следующим образом. Запускают питатель и после достижения производительностью устойчивого значения (фиго 1, точка в) фиксируют значение производительности Q соответствующего веса в весоприемном устройстве, запускают хронометр и ступенчато переводят питатель на пониженную производительность,, При достижении производительностью нового устойчивого значения (фиг„ 1, точка с), фиксируют значение производительности рЈ соответствующего веса Г, включают хронометр и вновь сту- пе- чато переводят питатель на первоначальное значение производительности. Изменение веса (Р- Р) за вреня дЈ перевода питателя на пониженную производительность (от момента подачи команды до момента достижения производительностью устойчивого значения) соответствует площади фигуры (фиго 1)„ Таким образом, вес избыточного потока, обусловленный непосредственно высотой подающего столба материала и инерционностью системы питатель - материал - весоприем- ное устройство ьри изменении производительности с 04 до 02, соответствует площади фигуры S

оЬс

(Pt- P, ) - Q2.. (1)

В процессе дозирования существует пропорциональность между величиной изменения производительности и инерционностью системы, которая обуславливает прибыль веса в весоприемном устройстве

Qii§2 . (2)

Sabc Vb c w t

Откуда расчетный вес избыточного потока при остановке питателя, работавшего на производитель- ности QЈ, равен

с

Sa b c Qasabc (

Q2(P2- Р,) - (Ch Q4. О).

Поэтому величина упреждения, при которой необходимо осуществить очередной переход на пониженную производительность, равна

Sa bV рг- pi + Ча х(Р4- Р,) - Qrit} Qr Q2 и

- V p. + Q2 ( 1 с

- Q.(Q4- QЈ)

(4)

20

с

Исходя из этого условия перезгода (Pt- P,) + Q2:(Q,- Q2)

- (Qr Q4) - (A - P) fe 0, (5)

где А - заданный вес;

P - текущий вес в весоприемном устройстве.

При выполнении условия (5) подают команду на очередной перевод питателя на пониженную производительность, фиксируют значение веса Р и начинают контроль выполнения условия

(Р - Р,) - (Р4- Р,) Ј 0,(6)

0

Если очередное устойчивое значение пониженной производительности (точка перегиба на ниспадающей кривой фиг о 1) достигается ранее, чем выполнение условия (6), то дают команду на останов питателя и измеряют фактическое значение избыточного ho- тока материала ( Р) Если же условие (6) выполняется ранее, чем достижение устойчивого значения пониженной производительности, то также

5 дают команду на останов и измеряют фактическое значение избыточного потока, так как в противном случае возможно перевыполнение задания А„ В процессе дозирования материала в

0 соответствии с фиг. 1 недовыполнение задания (т.е.А-Р 0) ) более вероятно, чем перевыполнение (А - Р 0)„ Это обусловлено увеличением уровня материала в весоприемиом устройстве,

е к соответственно, уменьшением высоты падающего столба„

Поэтому .в случае превышения задания над текущим весом более, чем на измеренную величину избыточного

потока, вновь запускают питатель на пониженную производительность, а команду на окончательный останов подают при условии

А - Р - Р,- Р4

(7)

Этот кратковременный запуск возможен на незначительном количестве всех дозирований, так как в -основном точная рбработка задания А производится на первом останове питателя„

В случае наличия у питателя всего одного уровня производительности либ при дозировании малых доз материала питателем, имеющего более, чем один уровень производительности, изменени производительности питателя производится в соответствии с фиг. 2, а условие (5) приобретает вид

(РЈ- Р {) - (А - Р) О, (8)

так как- Q 0 ,и условие (8) трансформируется в условие окончательного останова

Таким образом, для реализации указанного приема в устройстве необходимо наличие блоков измерения веса в весоприемном устройстве, производительности питателя, и точек пере гиба на кривой изменения производительнее ти, а также блока, подсчитывающего количество этих точек„ Это обеспечивается путем использования цепи последовательно соединенных тен зодатчиков 1, измерительного преобразователя 2, двух дифференциаторов

12и 13, анализатора нуля (блока 14 сравнения), блока 15 формирования импульсов и счетчика 16 импульсов,, На выходе первого блока 12 дифференцирования - сигнал о производительности питателя (первая производная

от сигнала веса), на выходе второго

13- сигнал о скорости изменения производительности (вторая производная от сигнала веса)„

При устойчивом значении производительности на выходе второго блока 13 дифференцирования сигнал обраща- ется в нуль, который анализируется в блоке 14 сравнения„ По каждому равенству нулю сигнала на выходе второго блока 13 дифференцирования блок 15 формирования импульсов формирует импульс, который подсчитывается в счетчике 16„

Работа весового дозатора основана на использовании цифровой информации

о весе материала в весоприемном устройстве Р (выход первого аналого- цифрового преобразователя 5), производительности питателя О (выход второго аналого-цифрового преобразователя 6), времени перехода с повышенной на пониженную производительность (выход хронометра 9), заданном весе А и .уставки Б (блоки 3 и 4), а также сигналов в виде логической единицы (1) и логического нуля (0)„ Сигнал 1 и 0 появляются на выходных шинах 1, 2, 2 счетчика 16 импульсов, выходе блоков включения 8 и отключения 11 питателя, выходе блока 17 сброса, на всех входах коммутатора 10 режимов работы питателя „ Причем выработка последним того или иного управления (отключение питателя, включение на повышенной или пониженной производительности) определяется изменением из О в 1 на соответствующем входе Блок 11 используется в системе для экстренного отключения питателя в период дозирования

Устройство работает следующим образом

Численное значение уставки Б в блоке 4 выставляется в период наладки оборудования и в процессе работы питателя не изменяется Уставка В определяет автоматический выбор режима производительности питателя (повышенную или пониженную) при нажатии кнопки Бкл в блоке 8 включения Значение задания А в блоке 3 изменяется в процессе работы перед началом отработки задания.

В устройстве 7 постоянно определяется и анализируется на превышение нуля величина Y

Y В - (А - Р),

(9)

пгде В - выход блока 14;

А - выход блока 15;

Р - выход блока 3 Если величина Y в момент включения питателя превышает нуль, то на одной из выходных шин (выходе 1) вычислительно-логического устройства 7 появляется 1, которая определяет за- rycsc питателя на пониженной производительности. Наличие на этой шине 0 определяет запуск питателя на повышенную производительность В момент каждого нажатия кнопки Вкл. в блоке 8 включения величина Y фикP,, P. и Ог(фиг.

сируется и запоминается в устройстве 7 о Это связано с тем, что величина Y (9) изменяется в процессе набора материала В устройстве 7 производится запоминание значений веса Р, Р2, Р6 и производительности 0

1). Эти значения по коман- де из блока 17 сбрасываются (обнуляются) . Сигнал сброса на выходе блока 17 появляется по каждому нажатию кнопок Вкл.и Откл., в блоках включения 8 и отключения 11 питателя. По сигналу сброса переводятся в исходные состояния счетчик 16 импульсов и хронометр 9„

На фиг о 3 приведен более подробно выход счетчика 16 импульсов, который имеет шины 1, 2 и 2. Сигнал 1 появляется на шине 1 при поступлении первого импульса из блока 15

(шины 2м и 2 -0), при поступлении второго импульса 1 будет на

шине 2 (шина 1 и 2 -О), при поступлении всех последующих импульсов 1 будет на шине 2 (шина 1 и 2 -О)

Предположим, что питатель запущен на повышенную производительность„ При достижении точки b (фиг. 1) на выходе блока 13 дифференцирования сигнал равен нулю, результатом чего является появление 1 на выходной шине I1,1 счетчика 10 импульсов„ По этому сигналу запускается хронометр 9, начиная отсчет времени д, а в устройстве 7 запоминаются значения Р и Q,|. Коммутатор 10 даст команду на перевод питателя на пониженную производительность„ При достижении точки с (фиг „ 1) на выходе блока 13 дифференцирования сигнал вновь обращается в нуль, формируется очередной импульс в блоке 16, а на выходной шине 2 счетчика 16 появляется Этот сигнал останавливает хроно метр 9, который передает значение Д в устройство 7« В устройстве 7 по сигналу 1 на выходной шине 2 счетчика 16 запоминаются величины Р и Og и начинается контроль выполнения условия (5) „ Одновременно в устройстве 7 формируется сигнал запрета (1), который подается на второй вход блока 15 формирования импульсов. Таким образом, в блоке 16 блокируется ормирование очередных импульсов Это необходимо для исключения возможных ложных nepeiибов и экстремумов на кривой изменения О при последующей работе на одном уровне производительности. По изменению О на 1 на выходной шине 2 счетчика 16 коммутатор 10 переводит питатель на первоначальное значение производительности„

При выполнении условия (5) на одной из выходных шин (выхода 1) вычислительно-логического устройства 7 0 изменяется на 1, а это изменение является очередной командой

коммутатору 10 для перевода питателя на пониженную производительность. Одновременно по этой команде устройство 7 запоминает значение веса Рд (фиг„ 1) и отменяет запрет на йюрС мирование в блоке 15 очередных импульсов о В устройстве 7 начинается контроль выполнения условия (6)„

При достижении с пониженной производительностью очередного устойчиво5 го значения (фиг„ 1, точка Ь), на выходе блока 13 дифференцирования сигнал обращается в нуль, блок 15 формирует очередной импульс, ч в счетчике 16 на выходной шине 2

0 0 изменяется на 1 (на шинах 1 и 2 -0), По этому изменению из О на 1 коммутатор 10 подает команду на останов питателя, а в устройстве 7 запоминается значение Р.

5 (Фиг. 1)„

Аналогичные указанным операции выполняются и в случае достижения условия (6) в устройстве 7, ранее, чем появление сигнала 1 на выход0 ной шине 2 счетчика 16, Это необходимо для исключения перевыполнения задания А при отключении питателя.

При полной остановке питателя

5 и прекращении поступления материала в весоприемный бункер на выходе блока 12 дифференцирования сигнал обращается в нуль, а этому сигналу в устройстве 7 запоминается значение Р

0 и проверяется выполнение условия

f 0 (10)

(А - Р) - (Р5V

В случае выполнения условия (10) на одной из выходных шин первого вы- хода вычислительно-логического устройства 7 0 изменяется на 1, а по этому изменению коммутатор 10 запускает питатель, на пониженную производительность, устройство 7 продолжает контролировать выполнение условия (10)0 При невыполнении условия (10) - выполнении равенства (7) 1 изменяется на О и коммутатор 10 дает команду на окончательный останов питателя, при котором учитывается фактическая вепичина избыточного потока (Ру- Р)о

Если первоначальный запуск питателя сразу же производится на пониженной производительности (величина ТГ по формуле (9) меньше нуля) или питатель имеет всего один уровень производительности, то изменение производительности питателя при работе устройства производится в соответствии с фиг. 2,, При этом разность (Р -Pjl) является измеренной величиной избыточного потока материала при снижении производительности на 100% (т.е„ останове питателя)

На фиг 5 показаны запоминающие устройства 18-25 (запоминают 0, Q4,

р рг рз Р4 Pff V) блок 26 вычи тания (М А - Р), блок 27 вычитания (I PJ), вычислительный бло 28Э{1 + Ог:( Q,) - ( О,) С, блок 29 вычитания (N С - М) , блок 30 сравнения (, блок 31 1 вычитания (К Р - Ре), блок 32 вычитания (L К - 3), блок 33 сравне- нения (L 0), блок 34 вычитания Т Рг- Р,р блок 35 сравнения (Т 0) , блок 36 вычитания (X ) блок 37 сравнения (), схема ИЛИ 38; схема И 39, инвертор АО, блок 41вычитания (Y В - М -В-(А - Р)), блок 42 сравнения (Y 0), инвертор 43, схема И 44, схема ИЛИ 45, схема И 46, блок 47 сравнения (Q 0),

На фиг о 6 показаны схема ИЛИ 48, схема И 49, инвертор 50, схема И 51, модуль 52 включения повышенной производительности, блок 53 формирования импульсов (при изменении О на 1 на любом из входов), схема И 54, инвертор 55, схема И 56, схема ИЛИ 57, модуль 58 включения пониженной производительности, блок 59 формирования импульсов, модуль 60 отключения питателя„

Формула изобретения

1. Способ весового дозирования путем подачи материала с помощью питателя с регулируемой производительностью из расходного бункера в грузо- приемное|- устройство с одновременной регистрацией веса поступившего материала, при котором в начале каждого цикла дозирования включают питатель в режим основной производительности, а в конце цикла переводят питатель на пониженную производительность,

затем останавливают питатель, определяют вес избыточного потока материала, поступившего в грузоприемное устройство после остановки питателя, вновь запускают питатель на пони5 женной производительности сразу же по прекращении поступления материала в грузоподъемное устройство и останавливают питатель окончательно, когда текущее значение веса Р материа0 ла в грузоприемном устройстве сравняется с разностью заданного веса дозы А и измеренной массы избыточного потока, отличающий- с я тем, что, с целью повышения

5 точности и производительности, в нем после включения питателя измеряют вес Р, в момент достижения устойчивого значения основной производительности О , затем переключают питао тель на пониженную производительность и измеряют вес Р в момент достижения устойчивого значения пониженной производительности 0 и время Д-Ј достижения устойчивого значения пониженной производительности с момента переключения, после чего вновь переводят питатель на основную производительность, а последующий перевод питателя на пониженную производительность производят при выполнении условия

(р р ) (t + Q) (А-Р) О t VU Q,-oV Q -Q2

измеряя вес P.J , питатель останавли-

5 вают пли достижении очередного устойчивого значения пониженной производительности или при выполнении условия (Р - Р3) - ( Р,)0, а повторно питатель запускают при превы0 щении заданного значения веса более чем на измеренную величину избыточного потока материала

2. Устройство для весового дозирования, содержащее управляемый пи5 татель с расходным бункером, приемный бункер с датчиком веса, измерительный преобразователь, блок задания дозы, блок уставки режима работы питателя, вычислительный блок, хронометр и ком5

0

мутатор, причем вход измерительного преобразователя подключен к датчикам веса, выходы блока задания дозы и блока уставки режиме работы подключены соответственно к входам первого и второго вычислительных блоков, пеэ- вый выход последнего подключен к первому входу коммутатора, выход которого подключен к управляющему входу питателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, в него введены два аналого-цифровых преобразователя, два дифференциатора, анализатор нуля, блок формирования импульсов, счетчик импульсов, блок сброса, блок включения и блок выключения питания, при этом первый вход измерительного преобразователя через первый аналоге- цифровой преобразователь подключен к третьему входу вычислительного блока, а второй выход - к входу первого дифференциатора, первый выход которого через второй дифференциатор и ана- лизатор нуля подключен к первому вход

блока формирования импульсов, а рой выход подключен к четвертому входу вычислительного блока и через второй аналого-цифровой преобразователь к пятому входу вычислительного блока, второй выход которого подключен к второму входу блока формирования, импульсов, выход счетчика импульсов подключен к первому входу хронометра, к второму входу коммутатора и к шестому входу вычислительного блока, а первый вход - к входу блока формирования импульсов, выход блока отключения питания подключен к третьему входу коммутатора и первому входу блока сброса,„выход блока выключения питания подключен к четвертому входу коммутатора, к седьмому входу вычислительного блока и к второму входу блока сброса, выход которого подключен к вторым входам счетчика импульсов и хронометра и восьмому входу вычислительного блока, девятый вход которого подключен к выходу хронометра

Изобретение может быть использовано в весодозирующих системах различных материалов. Цель изобретения - повышение точности измерения веса и повышение производительности. В каждом цикле дозирования кокт; лшруют момент устойчивого значения производительности, которую фиксируют одновременно с весом материала, снижают ее на 50-100% и измеряют время достижения производительности нового устойчивого значения, вновь переводят питатель на первоначальную производительность и очередной переход на пониженную производительность выполняют при условии (Р2 - Р)(1 + Q2/(Q-Q2.- - Q u c/(Q-Q2)-(A-P)& 0, где Р - текущий вес материала в грузоприем- ном устройстве, А - заданное значение веса, Р, 2 - значение веса материала в грузоприемном устройстве при устойчивых значениях первоначальной Ох и пониженной Q 2 производительности питания; ДЈ - длительность перехода на пониженную производительность, а команду на останов питателя дают при достижении пониженной производительности очередного устойчивого значения, либо при достижении условия; (Р-Р3)-(Ј-,,) 1, где Р3 - вес материала в момент очередного перехода с первоначальной на пониженную производительность, и измеряют вес избыточного потока материала, последующий запуск питателя на пониженную производительность производят при превышении задания над текущим весом более, чем на измеренную величину избыточного потока, а команду на окончательный останов подают при равенстве этого превышения измеренной величине избыточного потока. 2 с.п. 4-лы, 6 ил. SS (Л с 1чЭ СО 3 СД СО

осос

фиг 2

ЈQ

э Г

Фие.З

ФигЛ

16

42

54

Ml-K rHIl}

ft/a.